JP6352167B2

JP6352167B2 - 露出型柱脚構造

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Publication number: JP6352167B2
Application number: JP2014246853A
Authority: JP
Inventors: 毅萩野; 舞酒井; 渡辺　亨; 亨渡辺; 平山　貴章; 貴章平山; 俊二藤井
Original assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2034-12-05
Also published as: JP2016108810A

Description

本発明は、露出型柱脚構造に関する。

従来より、鉄骨造や鋼管コンクリート構造等における建築物の柱をベースプレートを介して基礎コンクリートに固着する露出型柱脚構造が実用化されており、このような露出型柱脚構造が、戸建住宅等の小規模鉄骨造建築物に多く用いられている。小規模鉄骨造建築物では、狭小地において建築面積を大きく取るために、基礎柱型の幅をできるだけ小さくすることが求められている。このため、現在においては、４本のアンカーボルトを配置して基礎柱型の幅を小さくすることが提案されている。そして、４本のアンカーボルトを配置した柱脚の中でも高い耐震性が要求される柱脚においては、例えばＳＤ４９０の鋼種からなる高強度で太径のアンカーボルトが採用されている。

ところで、基礎柱型の高さは、アンカーボルトの定着長さに比例するが、上述した高強度・太径のアンカーボルトを採用すると、太径のために定着長さが長くなり、これに伴って基礎柱型の高さが高くなり、基礎梁成と基礎柱型の高さに段差が生じるため、施工が煩雑となるという問題があった。また、基礎柱型に立ち上がりが生じる場合は、意匠的に好ましくない。

このため、高強度・太径のアンカーボルトの短尺化の需要が高まっている。近年においては、ＳＤ４９０鋼種からなる高強度のアンカーボルトの定着長さを短縮するために、ベースプレートの各隅部にアンカーボルトを２本ずつ（計８本）配置した露出型柱脚構造が提案されている（特許文献１参照）。

特許第４０４１４３５号公報

しかし、特許文献１に記載された露出型柱脚構造では、計８本のアンカーボルトを配置することから、基礎柱型の幅が小さい場合には配筋性が悪く、アンカーボルトと立ち上がり筋や梁主筋が混み合うため、所望のアンカーボルトの定着耐力を発揮する前にコンクリートの剥落等も生じ易くなるという問題がある。このため、上記問題を解決しつつ、アンカーボルトの本数を抑え、アンカーボルトの定着長さを短縮する技術が待望されていた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、アンカーボルトの抜け出しやコンクリートの割裂破壊を抑制しつつ、アンカーボルトの本数を抑え定着長さを短縮することができる露出型柱脚構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る露出型柱脚構造は、基礎コンクリートに定着させる複数のアンカーボルトを用いて、建築物の柱の下端部に一体的に設けられた平面視略矩形状のベースプレートを締め付け固定することにより、柱を立設するものであって、アンカーボルトの下端部に配置される下部定着板と、複数のアンカーボルトによって囲まれた領域よりも外側の領域に鉛直方向に配置され、かつ、下部定着板からのコーン状破壊ラインを跨ぐように配置される鉛直鉄筋と、鉛直鉄筋の周囲に沿うように水平方向に配置される水平鉄筋と、を備え、アンカーボルトは、ＳＤ４９０の鋼種から構成されるとともにベースプレートの各隅部のみに一本ずつ配置され、下部定着板の上方領域において、基礎コンクリートの体積に対する鉛直鉄筋及び水平鉄筋の体積の割合が１．４８〜１．９３％に設定され、かつ、基礎コンクリートの体積に対する水平鉄筋の体積の割合が０．６４〜０．８４％に設定されているものである。

かかる構成を採用すると、下部定着板の上方領域において、基礎コンクリートの体積（柱型体積）に対する鉛直・水平鉄筋の体積の割合が特定の範囲に設定され、かつ、柱型体積に対する水平鉄筋の体積の割合が特定の割合に設定されているため、アンカーボルトの抜け出しやコンクリートの割裂破壊を抑制しつつ、アンカーボルトの本数を４本に抑えかつその定着長さを短縮する（例えば直径の１１．５倍程度に抑える）ことができる。このようにアンカーボルトの本数を抑えて定着長さを短縮することにより、施工に必要な掘削量を低減させるとともに鋼材量やコンクリート量を低減させることができるので、施工に要する費用や時間を節減することができる。柱型体積に対する鉛直・水平鉄筋の体積の割合が１．４８％未満であったり水平鉄筋の割合が０．６４％未満であったりすると、鉄筋による周囲のコンクリート拘束が弱まりアンカーボルトの抜け出しが発生する。一方、柱型体積に対する鉛直・水平鉄筋の体積の割合が１．９３％を超えたり水平鉄筋の体積の割合が０．８４％を超えたりすると、過密配筋によるコンクリートの割裂破壊が生じることに加え材料の浪費や施工性の低下が懸念される。

本発明に係る露出型柱脚構造において、引張側のアンカーボルトの降伏耐力をＡＢｔ、鉛直鉄筋の降伏耐力をＴ、水平鉄筋の降伏耐力をＨとした場合に、以下の関係式
１．０１≦（Ｔ＋Ｈ）／ＡＢｔ
が満たされるようにアンカーボルト、鉛直鉄筋及び水平鉄筋の仕様を設定することができる。

かかる構成を採用すると、降伏耐力に関する特定の関係式が満たされるようにアンカーボルト、鉛直鉄筋及び水平鉄筋の仕様（本数、径、材質等）を設定することができるため、充分な定着耐力を確保することができる。

本発明に係る露出型柱脚構造において、基礎コンクリート内に埋設される第一の部分と、基礎コンクリート内に埋設されない第二の部分と、を有し、第二の部分の径が第一の部分の径よりも小さく設定されているアンカーボルトを採用することができる。

かかる構成を採用すると、アンカーボルトの基礎コンクリート内に埋設されない小径の部分（第二の部分）に応力を集中させることができるため、第二の部分で引張変形やせん断変形を集中的に発生させることができる。従って、例えば過大なせん断力がアンカーボルトに作用した場合においても、第二の部分のみが十分に塑性変形する間、アンカーボルトの基礎コンクリートに埋設される大径の部分（第一の部分）においては、その全長にわたり付着状態を維持できるため、アンカーボルトを短くしても定着耐力を確保することができる。

本発明に係る露出型柱脚構造において、ベースプレートの各隅部に、アンカーボルトを挿通させる挿通孔を設け、挿通孔と、挿通孔に挿通されるアンカーボルトと、の間に形成される空間にグラウトを充填することができる。

かかる構成を採用すると、ベースプレートの各隅部に設けられた挿通孔と、この挿通孔に挿通されるアンカーボルトと、の間に形成される空間にグラウトが充填されるため、グラウトが充填されていない場合に懸念されるベースプレートの挿通孔とアンカーボルトとの接触箇所に発生する局所的な応力集中が緩和され、早期に破断することがなくなる。

本発明によれば、アンカーボルトの抜け出しやコンクリートの割裂破壊を抑制しつつ、アンカーボルトの本数を抑え定着長さを短縮することができる露出型柱脚構造を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る露出型柱脚構造の構成を説明するための側断面図である。本発明の実施形態に係る露出型柱脚構造の基礎コンクリート部分の断面図（図１のII-II部分の断面図）である。本発明の実施形態に係る露出型柱脚構造にせん断力が作用してアンカーボルトの下挽部が局所的に変形した状態を示す説明図である。従来の露出型柱脚構造にせん断力が作用してアンカーボルトが変形した状態を示す説明図である。グラウト充填工程を説明するための説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態はあくまでも好適な適用例であって、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る露出型柱脚構造１は、図１に示すように、基礎コンクリートＣに定着させる複数のアンカーボルト１０を用いて、建築物の柱Ｐの下端部に一体的に設けられた平面視略矩形状のベースプレート２０を締め付け固定することにより、柱Ｐを立設するものである。

アンカーボルト１０は、ＳＤ４９０の鋼種から構成されており、図１及び図２に示すように、ベースプレート２０の各隅部のみに一本ずつ（計４本）配置される。各アンカーボルト１０は、基礎コンクリートＣ内に埋設される第一の部分１１と、基礎コンクリートＣ内に埋設されない第二の部分１２と、を有している。アンカーボルト１０の第一の部分１１は、図３に示すように、周面に節１１ａが形成された竹節形状を有する異形部である（なお、図１では節１１ａの図示を省略している）。一方、アンカーボルト１０の第二の部分１２は、第一の部分１１よりも径が小さく節が形成されていない下挽部である。

図４に示すような従来の均一な径を有するアンカーボルト１００に過大なせん断力が作用すると、基礎コンクリートＣ内に埋設される部分１１０にまで変形がおよび、有効な付着部分（有効定着長さＬ）が減少して充分な定着耐力を確保することができない。これに対し、本実施形態におけるアンカーボルト１０は、基礎コンクリートＣ内に埋設されない第二の部分１２が第一の部分１１よりも小径とされているため、図３に示すように第二の部分１２に応力を集中させることができ、第二の部分１２で引張変形やせん断変形を集中的に発生させることができる。このため、過大なせん断力がアンカーボルト１０に作用した場合においても、アンカーボルト１０の第一の部分１１では有効な付着状態（有効定着長さＬ）を維持することができ、充分な定着耐力を確保することができる。

各アンカーボルト１０の下端部には、鋼板等から構成された下部定着板３０が配置・固定されている。基礎コンクリートＣ中のアンカーボルト１０に引張力が作用すると、アンカーボルト１０の下端部に固定された下部定着板３０を介して基礎コンクリートＣに応力がかかり、この応力が基礎コンクリートＣの所定のせん断耐力を超えると、下部定着板３０から４５°上方向に基礎コンクリート１が破壊される所謂「コーン状破壊」が発生することが知られている。本実施形態においては、コーン状破壊ラインを跨ぐように鉛直鉄筋４１を鉛直方向に配置することにより、コーン状破壊の発生を抑制するようにしている。

鉛直鉄筋４１は、図１及び図２に示すように、４本のアンカーボルト１０で囲まれた領域よりも外側の領域に、所定間隔で複数配置されている。鉛直鉄筋４１の本数は、後述する体積条件及び耐力関係式を満たすように適宜設定することができる。本実施形態では、図１及び図２に示すように１２本の鉛直鉄筋４１を配置している。

鉛直鉄筋４１の周囲には、図１及び図２に示すように、水平鉄筋４２が配置されている。水平鉄筋４２は、鉛直方向に配置された鉛直鉄筋４１の外側を囲うように水平方向に配置されており、鉛直鉄筋４１を拘束して定着耐力を高めるように機能する。水平鉄筋４２の本数は、後述する体積条件及び耐力関係式を満たすように適宜設定することができる。本実施形態においては、図１及び図２に示すように、下部定着板３０の上方領域Ａに５本の水平鉄筋４２を配置している。

本実施形態においては、下部定着板３０の上方領域Ａにおいて、基礎コンクリートＣの体積（柱型体積）Ｖ_Cに対する鉛直鉄筋４１及び水平鉄筋４２の体積Ｖ_Rの割合を１．４８〜１．９３％に設定するとともに、柱型体積Ｖ_Cに対する水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHの割合を０．６４〜０．８４％に設定している。柱型体積Ｖ_Cに対する鉛直・水平鉄筋４１・４２の体積Ｖ_Rの割合が１．４８％未満であったり水平鉄筋４２の割合Ｖ_RHが０．６４％未満であったりすると、鉄筋による周囲のコンクリート拘束が弱まりアンカーボルト１０の抜け出しが発生する。一方、柱型体積Ｖ_Cに対する鉛直・水平鉄筋４１・４２の体積Ｖ_Rの割合が１．９３％を超えたり水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHの割合が０．８４％を超えたりすると、過密配筋によるコンクリートの割裂破壊が生じることに加え材料の浪費や施工性の低下が懸念される。

また、本実施形態においては、引張力が作用するアンカーボルト１０の降伏耐力をＡＢｔ、引張力が作用する鉛直鉄筋４１の降伏耐力をＴ、引張力が作用する水平鉄筋４２の降伏耐力をＨとした場合に、以下の関係式
１．０１≦（Ｔ＋Ｈ）／ＡＢｔ
が満たされるようにアンカーボルト１０、鉛直鉄筋４１及び水平鉄筋４２の仕様（本数、径、材質等）を設定する。鉛直鉄筋４１及び水平鉄筋４２の降伏耐力の和（Ｔ＋Ｈ）をアンカーボルト１０の降伏耐力ＡＢｔで除した値が１．０１未満となるような仕様を採用すると、充分な定着耐力が確保できなくなる。

ベースプレート２０は、鋼板、鋳造、鍛造等によって構成された所定厚さを有する板状部材であり、建築物の柱Ｐの下端部に一体的に設けられている。ベースプレート２０は平面視矩形状を呈しており、その各隅部には、アンカーボルト１０を挿通させる挿通孔２１が設けられている。そして、図１に示すように、ベースプレート２０の挿通孔２１と、挿通孔２１に挿通されるアンカーボルト１０と、の間に形成される空間にグラウトＧが充填されている。

グラウトＧを充填する際には、まず、図５に示すように、ベースプレート２０の外側に注入枠５０を設置する。この際、基礎コンクリートＣの上面に小径のレベルモルタル５１を介してベースプレート２０を配置することにより、基礎コンクリートＣの上面とベースプレート２０の下面との間に間隙を形成しておく。次いで、ベースプレート２０の各挿通孔２１に専用の注入座金５２を配置する。各注入座金５２には、アンカーボルト１０を挿通させるためのボルト孔５２ａと、グラウトＧの注入・噴出のための注入・噴出孔５２ｂと、が設けられている。

グラウトロート５３を用いて、４つのうち１つの注入座金５２の注入・噴出孔５２ｂからグラウトＧを注入すると、グラウトＧは、ベースプレート２０の１つの挿通孔２１と、その挿通孔２１に挿通されるアンカーボルト１０と、の間に形成される空間に充填された後、基礎コンクリートＣの上面とベースプレート２０の下面との間に形成された間隙に充填される。その後、グラウトＧは、ベースプレート２０の残りの３つの挿通孔２１と、これら挿通孔２１に挿通されるアンカーボルト１０と、の間に形成される空間に充填された後、残りの３つの注入座金５２の注入・噴出孔５２ｂから噴出する。これにより、グラウトＧの充填完了が目視にて確認できる。このように、ベースプレート２０の各隅部に設けられた挿通孔２１と、これら挿通孔２１に挿通されるアンカーボルト１０と、の間に形成される空間にグラウトＧが充填されるため、グラウトＧが充填されていない場合に懸念されるベースプレート２０の挿通孔２１とアンカーボルト１０との接触箇所に発生する局所的な応力集中が緩和される。

以上説明した実施形態に係る露出型柱脚構造１においては、下部定着板３０の上方領域Ａにおいて、基礎コンクリートＣの体積（柱型体積）Ｖ_Cに対する鉛直・水平鉄筋４１・４２の体積Ｖ_Rの割合が特定の範囲に設定され、かつ、柱型体積Ｖ_Cに対する水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHの割合が特定の割合に設定されているため、アンカーボルト１０の抜け出しや基礎コンクリートＣの割裂破壊を抑制しつつ、アンカーボルト１０の本数を４本に抑えかつその定着長さを短縮する（例えば直径の１１．５倍程度に抑える）ことができる。このようにアンカーボルト１０の本数を抑えて定着長さを短縮することにより、施工に必要な掘削量を低減させるとともに鋼材量やコンクリート量を低減させることができるので、施工に要する費用や時間を節減することができる。

また、以上説明した実施形態に係る露出型柱脚構造１においては、降伏耐力に関する特定の関係式が満たされるようにアンカーボルト１０、鉛直鉄筋４１及び水平鉄筋４２の仕様（本数、径、材質等）を設定することができるので、充分な定着耐力を確保することができる。

また、以上説明した実施形態に係る露出型柱脚構造１においては、アンカーボルト１０の基礎コンクリートＣ内に埋設されない小径の部分（第二の部分１２）に応力を集中させることができるため、第二の部分１２で引張変形やせん断変形を集中的に発生させることができる。従って、例えば過大なせん断力がアンカーボルト１０に作用した場合においても、第二の部分１２のみが十分に塑性変形する間、アンカーボルト１０の基礎コンクリートＣに埋設される大径の部分（第一の部分１１）においては、その全長にわたり付着状態を維持できるため、アンカーボルト１０を短くしても定着耐力を確保することができる。

また、以上説明した実施形態に係る露出型柱脚構造１においては、ベースプレート２０の各隅部に設けられた挿通孔２１と、これら挿通孔２１に挿通されるアンカーボルト１０と、の間に形成される空間にグラウトＧが充填されるため、グラウトＧが充填されていない場合に懸念されるベースプレート２０の挿通孔２１とアンカーボルト１０との接触箇所に発生する局所的な応力集中が緩和され、早期に破断することがなくなる。

次に、本発明の実施例について説明する。

＜第一実施例＞
次に、第一実施例について説明する。本実施例においては、ＳＤ４９０の鋼種で製作した異形部の呼び名がＤ３２のアンカーボルト１０（４本）と、呼び名がＤ１９の鉛直鉄筋４１（１２本）と、呼び名がＤ１３の水平鉄筋４２（下部定着板３０の上方領域Ａにおいて５本）と、を採用して露出型柱脚構造１を構成した。なお、本実施例においては、ＳＮ４９０の鋼種で製作した厚さ３２mm、一辺３２０mmの平面視正方形状のベースプレート２０を採用した。

本実施例における露出型柱脚構造１の基礎コンクリートＣは、一辺５３０mmの平面視正方形状を呈しており、下部定着板３０の上方領域Ａにおける基礎コンクリートＣの体積（柱型体積）Ｖ_Cは１０３，３７１，２００mm³であった。一方、下部定着板３０の上方領域Ａにおける鉛直鉄筋４１の体積Ｖ_RVは１，１２７，６６４mm³であり、下部定着板３０の上方領域Ａにおける水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHは８７１，６９６mm³であり、両者の和Ｖ_Rは１，９９９，３６０mm³であった。従って、下部定着板３０の上方領域Ａにおける柱型体積Ｖ_Cに対する鉛直・水平鉄筋４１・４２の体積Ｖ_Rの割合は１．９３％であり、柱型体積Ｖ_Cに対する水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHの割合は０．８４％であった。

本実施例においては、引張力が作用する鉛直鉄筋４１の降伏耐力Ｔと、引張力が作用するアンカーボルト１０の降伏耐力ＡＢｔと、の比（Ｔ／ＡＢｔ）は１．０８であり、引張力が作用する水平鉄筋４２の降伏耐力Ｈと、引張力が作用するアンカーボルト１０の降伏耐力ＡＢｔと、の比（Ｈ／ＡＢｔ）は０．５４であり、両者の和（（Ｔ＋Ｈ）／ＡＢｔ）は１．６２であった。このときのアンカーボルト１０の定着長さは３６８mm（異形部の呼び名Ｄ３２の１１．５倍）であった。

＜第二実施例＞
次に、第二実施例について説明する。本実施例においては、ＳＤ４９０の鋼種で製作した異形部の呼び名がＤ３８のアンカーボルト１０（４本）と、呼び名がＤ１９の鉛直鉄筋４１（１２本）と、呼び名がＤ１３の水平鉄筋４２（下部定着板３０の上方領域Ａにおいて４本）と、を採用して露出型柱脚構造１を構成した。なお、本実施例においては、ＳＮ４９０の鋼種で製作した厚さ３２mm、一辺４６０mmの平面視正方形状のベースプレート２０を採用した。

本実施例における露出型柱脚構造１の基礎コンクリートＣは、一辺６１０mmの平面視正方形状を呈しており、下部定着板３０の上方領域Ａにおける基礎コンクリートＣの体積（柱型体積）Ｖ_Cは１６２，６０７，７００mm³であった。一方、下部定着板３０の上方領域Ａにおける鉛直鉄筋４１の体積Ｖ_RVは１，３６４，８８６mm³であり、下部定着板３０の上方領域Ａにおける水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHは１，０３３，８７２mm³であり、両者の和Ｖ_Rは２，３９８，７５８mm³であった。従って、下部定着板３０の上方領域Ａにおける柱型体積Ｖ_Cに対する鉛直・水平鉄筋４１・４２の体積Ｖ_Rの割合は１．４８％であり、柱型体積Ｖ_Cに対する水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHの割合は０．６４％であった。

本実施例においては、引張力が作用する鉛直鉄筋４１の降伏耐力Ｔと、引張力が作用するアンカーボルト１０の降伏耐力ＡＢｔと、の比（Ｔ／ＡＢｔ）は０．７４であり、引張力が作用する水平鉄筋４２の降伏耐力Ｈと、引張力が作用するアンカーボルト１０の降伏耐力ＡＢｔと、の比（Ｈ／ＡＢｔ）は０．３７であり、両者の和（（Ｔ＋Ｈ）／ＡＢｔ）は１．１１であった。このときのアンカーボルト１０の定着長さは４３７mm（異形部の呼び名Ｄ３８の１１．５倍）であった。

＜第三実施例＞
次に、第三実施例について説明する。本実施例においては、ＳＤ４９０の鋼種で製作した異形部の呼び名がＤ４１のアンカーボルト１０（４本）と、呼び名がＤ１９の鉛直鉄筋４１（１２本）と、呼び名がＤ１３の水平鉄筋４２（下部定着板３０の上方領域Ａにおいて５本）と、を採用して露出型柱脚構造１を構成した。なお、本実施例においては、ＳＮ４９０の鋼種で製作した厚さ３６mm、一辺４６０mmの平面視正方形状のベースプレート２０を採用した。

本実施例における露出型柱脚構造１の基礎コンクリートＣは、一辺６３０mmの平面視正方形状を呈しており、下部定着板３０の上方領域Ａにおける基礎コンクリートＣの体積（柱型体積）Ｖ_Cは１８７，１３８，３５０mm³であった。一方、下部定着板３０の上方領域Ａにおける鉛直鉄筋４１の体積Ｖ_RVは１，４８３，４９７mm³であり、下部定着板３０の上方領域Ａにおける水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHは１，３４３，０２０mm³であり、両者の和Ｖ_Rは２，８２６，５１７mm³であった。従って、下部定着板３０の上方領域Ａにおける柱型体積Ｖ_Cに対する鉛直・水平鉄筋４１・４２の体積Ｖ_Rの割合は１．５１％であり、柱型体積Ｖ_Cに対する水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHの割合は０．７２％であった。

本実施例においては、引張力が作用する鉛直鉄筋４１の降伏耐力Ｔと、引張力が作用するアンカーボルト１０の降伏耐力ＡＢｔと、の比（Ｔ／ＡＢｔ）は０．６２であり、引張力が作用する水平鉄筋４２の降伏耐力Ｈと、引張力が作用するアンカーボルト１０の降伏耐力ＡＢｔと、の比（Ｈ／ＡＢｔ）は０．３９であり、両者の和（（Ｔ＋Ｈ）／ＡＢｔ）は１．０１であった。このときのアンカーボルト１０の定着長さは４７２mm（異形部の呼び名Ｄ４１の１１．５倍）であった。

＜比較例＞
次に、比較例について説明する。本比較例においては、ＳＤ４９０の鋼種で製作した異形部の呼び名がＤ２９のアンカーボルト１０（４本）と、呼び名がＤ１３の鉛直鉄筋４１（１２本）と、呼び名がＤ１０の水平鉄筋４２（下部定着板３０の上方領域Ａにおいて４本）と、を採用して露出型柱脚構造１を構成した。本比較例においては、ＳＮ４９０の鋼種で製作した厚さ２８mm、一辺３００mmの平面視正方形状のベースプレート２０を採用した。

本比較例における露出型柱脚構造１の基礎コンクリートＣは、一辺４６０mmの平面視正方形状を呈しており、下部定着板３０の上方領域Ａにおける基礎コンクリートＣの体積（柱型体積）Ｖ_Cは７９，７７３，２００mm³であった。一方、下部定着板３０の上方領域Ａにおける鉛直鉄筋４１の体積Ｖ_RVは３４１，５８３mm³であり、下部定着板３０の上方領域Ａにおける水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHは４１０，８６１mm³であり、両者の和Ｖ_Rは７５２，４４４mm³であった。従って、下部定着板３０の上方領域Ａにおける柱型体積Ｖ_Cに対する鉛直・水平鉄筋４１・４２の体積Ｖ_Rの割合は、０．９４％であり、柱型体積Ｖ_Cに対する水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHの割合は０．５２％であった。

本比較例においては、引張力が作用する鉛直鉄筋４１の降伏耐力Ｔと、引張力が作用するアンカーボルト１０の降伏耐力ＡＢｔと、の比（Ｔ／ＡＢｔ）は０．２５であり、引張力が作用する水平鉄筋４２の降伏耐力Ｈと、引張力が作用するアンカーボルト１０の降伏耐力ＡＢｔと、の比（Ｈ／ＡＢｔ）は０．３７であり、両者の和（（Ｔ＋Ｈ）／ＡＢｔ）は０．６２であった。このときのアンカーボルト１０の定着長さは３７７mm（異形部の呼び名Ｄ２９の１３倍）であった。

以上の実施例及び比較例の結果を、以下の表１にまとめた。

以上の結果を見ると明らかなように、柱型体積Ｖ_Cに対する鉛直・水平鉄筋４１・４２の体積Ｖ_Rの割合が１．４８〜１．９３％に設定され、かつ、柱型体積Ｖ_Cに対する水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHの割合が０．６４〜０．８４％に設定された実施例では、耐力比を大きい値（１．０１以上）に維持しつつ、アンカーボルト１０の定着長さを短縮する（異形部の呼び名Ｄの１１．５倍とする）ことができた。これに対し、柱型体積Ｖ_Cに対する鉛直・水平鉄筋４１・４２の体積Ｖ_Rの割合が１．４８未満でありかつ水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHの割合が０．６４％未満である比較例においては、耐力比が小さく（１．０１未満）、アンカーボルト１０の埋め込み長さも長く（異形部の呼び名Ｄの１３倍）なった。また、柱型体積Ｖ_Cに対する鉛直・水平鉄筋４１・４２の体積の割合が１．９３％を超えるものの中で、柱型体積Ｖ_Cに対する水平鉄筋４２の体積Ｖ_RHの割合が０．８４％を超えるものは、水平鉄筋４２のピッチが１００mm未満となり、施工性が低下した。さらに、柱型体積Ｖ_Cに対する鉛直鉄筋４１のみを増やした結果、鉛直・水平鉄筋４１・４２の体積Ｖ_Rの割合が１．９３％を超えるものは、アンカーボルト１０と鉛直鉄筋４１や梁主筋が混み合うため、所望のアンカーボルト１０の定着耐力を発揮する前にコンクリートの剥落等も生じ易くなるという懸念がある。

本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、この実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。すなわち、前記実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前記実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１…露出型柱脚構造
１０…アンカーボルト
１１…第一の部分
１２…第二の部分
２０…ベースプレート
２１…挿通孔
３０…下部定着板
４１…鉛直鉄筋
４２…水平鉄筋
Ａ…下部定着板の上方領域
Ｃ…基礎コンクリート
Ｇ…グラウト
Ｐ…柱
Ｖ_C…下部定着板の上方領域における基礎コンクリートの体積（柱型体積）
Ｖ_R…下部定着板の上方領域における鉛直・水平鉄筋の体積
Ｖ_RH…下部定着板の上方領域における水平鉄筋の体積

Claims

基礎コンクリートに定着させる複数のアンカーボルトを用いて、建築物の柱の下端部に一体的に設けられた平面視略矩形状のベースプレートを締め付け固定することにより、前記柱を立設する露出型柱脚構造であって、
前記アンカーボルトの下端部に配置される下部定着板と、
前記複数のアンカーボルトによって囲まれた領域よりも外側の領域に鉛直方向に配置され、かつ、前記下部定着板からのコーン状破壊ラインを跨ぐように配置される鉛直鉄筋と、
前記鉛直鉄筋の周囲に沿うように水平方向に配置される水平鉄筋と、を備え、
前記アンカーボルトは、ＳＤ４９０の鋼種から構成されるとともに前記ベースプレートの各隅部のみに一本ずつ配置され、
前記下部定着板の上方領域において、前記基礎コンクリートの体積に対する前記鉛直鉄筋及び前記水平鉄筋の体積の割合が１．４８〜１．９３％に設定され、かつ、前記基礎コンクリートの体積に対する前記水平鉄筋の体積の割合が０．６４〜０．８４％に設定されている、露出型柱脚構造。
引張側の前記アンカーボルトの降伏耐力をＡＢｔ、前記鉛直鉄筋の降伏耐力をＴ、前記水平鉄筋の降伏耐力をＨとした場合に、以下の関係式
１．０１≦（Ｔ＋Ｈ）／ＡＢｔ
が満たされるように前記アンカーボルト、前記鉛直鉄筋及び前記水平鉄筋の仕様が設定される、請求項１に記載の露出型柱脚構造。
前記アンカーボルトは、前記基礎コンクリート内に埋設される第一の部分と、前記基礎コンクリート内に埋設されない第二の部分と、を有し、第二の部分の径が第一の部分の径よりも小さく設定されている、請求項１又は２に記載の露出型柱脚構造。
前記ベースプレートの各隅部には、前記アンカーボルトを挿通させる挿通孔が設けられており、前記挿通孔と、前記挿通孔に挿通される前記アンカーボルトと、の間に形成される空間にグラウトが充填されている、請求項１から３の何れか一項に記載の露出型柱脚構造。